Заполнители в бетон вводятся с целью

Заполнители для бетона и раствора

Бетонные строительные смеси различаются по структуре и составу. Все зависит от компонентов, используемых при их приготовлении. Непостоянными ингредиентами, которые определяют целевое назначение стройматериалов, являются заполнители. В бетонах наблюдается более высокая пористость, непроницаемость или другие специальные свойства, такие как жаростойкость, кислотоустойчивость.

Определение

Заполнители представляют собой натуральные или искусственные вещества, гранулометрический состав которых строго определенный. Их добавляют в бетонную смесь в требуемом соотношении к остальным компонентам. Большее или меньшее количество и тип наполнителя определяют марки бетона, а также свойства готового изделия.

Принцип действия заполнителя: зерна определенной фракции скрепляются с цементом, преобразуясь в прочное камневидное тело.

Содержание наполнителя в бетоне может достигать 80%. Это позволяет снизить расход цемента, песка и более дорогостоящих добавок без потери необходимых свойств.

Назначение

Целью применения заполнителей для цементной смеси является создание прочного каркаса, выдерживающего мощные нагрузки. Готовый продукт способен противостоять разрушениям, имеет высокий коэффициент усадки и придает антикоррозионные свойства арматурному каркасу.

Овражный и карьерный песок с мелкой фракцией применяются в качестве наполнителей для кладочных смесей. Для осуществления конструкционных работ из бетона, используется речной песок с минимальным содержанием примесей. Для приготовления штукатурных смесей применяется мраморная или гранитная крошка круглой формы с фракционным составом до 3 мм.

Таким заполнителям отдают предпочтение при приготовлении бетонов промышленного, жилищного, военного назначения. Такой категории веществ отвечает щебень или гравий с размером зерен 0,5—12 см и насыпной плотностью более 1 000 кг/м3. Наиболее крупные материалы предназначены для строительства массивных конструкций или кладки слоев толщиной более 40 см.

На мелких заполнителях готовятся бетоны для монолитного, индивидуального и каркасного строительства, например, при обустройстве фундаментов. Такие фракции удобны для смешения в портативных бетономешалках. Когда высокая прочность не требуется, наполнителем могут быть отходы производства, такие как шлаки, зола, кирпичный бой, бетонная крошка.

На пористом заполнителе, таком как керамзит, туф, пемза, вермикулит, пенопласт, готовится легкая марка строительной смеси, используемой в малоэтажном строительстве. Из их растворов делают стяжки, легкие стеновые блоки. Насыпная плотность заполняющих веществ до 1 000 кг/м3. Они снижают теплотехнические параметры готовых конструкций за счет уменьшения густоты строительной смеси.

Порошковые и газообразующие добавки используются при изготовлении сверхлегких пористых бетонов с повышенными теплоизоляционными характеристиками. С их помощью получают пено- и газобетон. Заполнитель дает такие преимущества бетону:

1. Экономия основного вяжущего вещества — цемента.
2. Нормализация усадочных деформаций и снижение напряжений от усадки в 10 раз.
3. Повышение прочности бетона за счет создания жесткого скелета.
4. Снижение ползучести раствора.
5. Увеличение упругости.
6. Снижение плотности и теплоотдачи при применении легких пористых веществ, что позволяет создавать большие, но легкие строительные блоки.
7. Возможность обеспечение защитных свойств от радиации за счет применения сверхтяжелых и гидратных заполнителей.

Вернуться к оглавлению

Основные виды и их описание

Сегодня предлагается широкий ассортимент наполнителей для цементных смесей, придающих готовым конструкциям разные технико-экономические свойства. Подразделение на виды осуществляется по величине частиц и по назначению добавки. Основная классификация заполнителей бетона включает такие группы, как:

• природные вещества;
• искусственные материалы;
• промышленные отходы.

Первый и третий типы добавляются в бетонную массу без изменения свойств, внешнего вида или химического содержания. Искусственно полученные заполнители получают из нерудных материалов путем предварительной обработки. Их основные достоинства заключаются в высокой чистоте и отменном качестве, благодаря чему желаемый материал будет полностью соответствовать предъявляемым требованиям.

Мелкие добавки

Вещества с величиной зерна 0,16-5 мм используются с целью уменьшения зазоров между большими частицами смеси. В зависимости от выбранного соотношения ингредиентов, варьируется крепость готового бетонного изделия. Наиболее распространенным мелким заполнителем является натуральный или искусственный песок. Природный песок классифицируется на слюду, кварцевый материал, кальцит, полевой шпат. На качество песка влияют минеральное содержание и фракционность, наличие глины или других примесей.

Зернистость контролируется рассевом на ситах с разной величиной ячеек. Содержание пыли должно быть менее 5%, а частицы более крупного размера (свыше 10 мм) не должны присутствовать вообще. Оставшаяся фракция распределяется по гранулометрическому модулю. От точности размерного состава песка зависят конечные свойства бетона.

От органических примесей и глины песок тщательно отмывается, так как они способны снизить морозостойкость готового изделия. Бетон на мелком заполнителе, таком как тонкораздробленная полимерная фибра, позволяет получить плотные безусадочные конструкции.

Наполнители повышенной крупности

Самым распространенным типом крупного наполнителя является гравий или щебень с величиной 0,5—7 см. Гравий состоит из гладких частиц округлой формы, а щебень — из шероховатых элементов неправильной геометрии. Для некоторых сверхтяжелых бетонов применяются наполнители, у которых средняя величина составляет 15 см.

Щебень считается более чистым, так как создается искусственным путем. В гравии, как природном материале, встречаются примеси. Шероховатость щебня повышает адгезионные свойства цемента, поэтому его чаще используют в растворах для приготовления высокопрочных конструкций.

Качества крупных материалов определяются по минеральному содержанию, фракционности, степени прочности сырья. Последний показатель должен минимум в полтора раза превышать прочность получаемого бетона. Морозостойкость заполнителя отвечает за стойкость бетонной массы к критично низким температурам.

Классификация по назначению

Существуют заполнители для целевого использования:

• получения тяжелых или облегченных стройматериалов;
• приготовления декоративных смесей;
• создания плотных бетонов с повышенной теплоизоляцией;
• образования кислотостойких, жаростойких, радиационноустойчивых или им подобных изделий особого назначения.

Вернуться к оглавлению

Специальные заполнители

Жаростойкостью, пожаростойкостью, радиационной стойкостью, повышенной пористостью, морозо- и теплостойкостью и подобными свойствами наделяются изделия с раствором на специфических заполняющих веществах.

Пористые

Существует три основных вида:

1. Натуральные — пемза, вулканических шлак или туф, карбонаты.
2. Искусственные — керамзит, аглопорит, гранулированный или отвальный шлак, вспученный перлит или вермикулит.
3. Полученные из производственных отходов — топливные, отвальные или металлургические шлаки, грубодисперсные золы уносы и золошлаковые смеси.

Их величина должна колебаться в средних пределах 5—40 мм.

Теплоизоляционные

Для теплых стяжек применяются теплоизоляционные сверхлегкие наполнители: искусственный полистирол или древесные опилки природного происхождения.

Прочие добавки

Наряду с перечисленными выше заполнителями, в бетоны могут быть добавлены прочие добавки, наделяющие его специфическими характеристиками.

1. Антипирены предназначены для повышения противопожарных свойств. Эта возможность обеспечена их способностью плавиться, выделяя противостоящие горению газы.
2. Порозаполнители повышают влагостойкость и прочностные характеристики бетонов за счет заполнения пор. Их наносят на уже готовый камень.
3. Газообразователи изменяют структуру камня, придают пористость. Наиболее часто используется алюминиевая пудра. С ее помощью получают неавтоклавные газоблоки.
4. Добавки, ускоряющие застывание смеси.
5. Пластификаторы.

Вернуться к оглавлению

Выводы

Таким образом, заполнители считаются наиболее важным ингредиентом бетона. Они наделяют его уникальными свойствами, изменяя структуру. К их выбору нужно подходить ответственно, учитывая отдельные характеристики самого заполнителя и целевое назначение готового камня.

Более функциональные бетонные конструкции, полученные путем разумного использования добавок и заполнителей, способны противостоять практически любому воздействию извне.

Всё про бетон

Заполнители бетона

Заполнители бетона

Заполнители бетона

Заполнители бетона. Большая теплопроводность и недостаточная прочность бетона без добавления заполнителей не позволяет возводить ограждающие конструкции отапливаемых помещений без применения дополнительных теплоизоляционных и повышающих прочность слоев и материалов, что значительно усложняет технологию возведения бетонных конструкций.

Поэтому в строительстве применяются менее теплопроводные бетоны, имеющие большую пористость и меньшую плотность, чем обыкновенный бетон. Чем менее теплопроводен бетон, тем меньшую толщину будут иметь ограждающие конструкции, наружные стены или теплые (бесчердачные) верхние покрытия зданий.

Заполнители бетона — природные или искусственные материалы определенного зернового состава, которые в рационально составленной смеси с раствором вяжущего вещества образуют бетон и определяют его свойства.

Назначение заполнителей бетона

Основная активная составляющая часть бетона — вяжущее (цемент). Вяжущее, реагируя с водой, способно схватываться и твердеть, переходя из пластичного тестообразного состояния в твердое и превращая бетонную смесь в прочный бетон.

Преимущества бетона с заполнителями и назначение заполнителей

1. Заполнители занимают в бетоне до 80% объема и, следовательно, позволяют значительно сократить расход вяжущих, имеющих более высокую стоимость и дефицитной составной частью бетона.

2. Цементный камень при твердении претерпевает объемные деформации. Усадка его достигает 2 мм/м. Из-за неравномерности усадочных деформаций возникают внутренние напряжения и трещины. Мелкие трещины могут быть невидимы невооруженным глазом, но они резко снижают прочность и долговечность цементного камня.

Заполнитель создает в бетоне жесткий остов, воспринимает усадочные напряжения и уменьшает усадку обычного бетона примерно в 10 раз по сравнению с усадкой цементного камня.

3. Жесткий скелет из высокопрочного заполнителя увеличивает прочность бетона и модуль упругости бетона (уменьшает деформации конструкций под нагрузкой), уменьшает ползучесть (пластические необратимые деформации бетона при длительном действии нагрузки).

4. Легкие пористые заполнители уменьшают плотность и теплопроводность бетона, делают возможным применение такого бетона как в ограждающих конструкциях, так и теплоизоляционных.

5. Специальные особо тяжелые и гидратные заполнители делают бетон надежной защитой от проникающей радиации.

Список определяет назначение заполнителей, которые являются важным компонентом бетонов, влияют на их свойства и технико-экономическую эффективность. В настоящее время для бетонов используют несколько десятков разновидностей заполнителей.

Классификация заполнителей бетона

По размерам зерен заполнители бетона подразделяют на мелкие и крупные. Мелкий заполнитель — песок с размером зерен до 5 мм, крупный — с зернами свыше 5 мм. Крупный заполнитель подразделяют по форме зерен на гравий и щебень. Гравий состоит из зерен окатанной формы, щебень — угловатой.

По насыпной плотности крупные заполнители делятся на тяжелые (свыше 1000 кг/м³) и легкие (до 1000 кг/м³).

Классификация заполнителей бетона по структуре : плотные и пористые (пористость зерен > 10%).

По источникам получения и методам производства их можно разделить на два основных класса (с последующей детализацией):

1. Природные (естественные) заполнители бетона:

а) добываемые непосредственно на месторождениях и сразу пригодные к применению (например, песок вторичных отложений);

б) сортированные (песок и гравий, получаемые сортировкой природных песчано-гравийных смесей);

в) дробленые (щебень и песок, получаемые дроблением горных пород).

2. Искусственные заполнители бетона:

а) из отходов промышленности, пригодных к применению непосредственно или после несложной, только механической (дробление, рассев) обработки (например, золы, топливные шлаки, отвальные металлургические шлаки, отходы от переработки древесины);

б) получаемые специальной переработкой промышленных отходов (например, шлаковая пемза, зольный гравий);

в) получаемые из природного сырья путем вспучивания или спекания при обжиге (например, керамзит, аглопорит).

По назначению заполнители классифицируют: 1) для тяжелого бетона; 2) для легкого бетона; 3) для жаростойкого бетона; 4) для кислотостойкого бетона; 5) для щелочестойкого бетона; 6) для защиты от радиации; 7) для декоративного бетона и т. д.

Вы смотрели: Заполнители бетона. Классификация заполнителей бетона

Поделиться ссылкой в социальных сетях

2.Объясните, с какой целью в бетон вводят заполнитель.

Основная активная часть бетона — вяжущее, цемент. Именно вяжущее, реагируя с водой, способно схватываться и твердеть, переходя из пластичного тестообразного состояния в твердое и превращая бетонную смесь в бетон. Зачем же нужны заполнители?

•Заполнители занимают в бетоне до 80 % объема и, следовательно, позволяют резко сократить расход цемента или других вяжущих, являющихся наиболее дорогой и дефицитной составной частью бетона.

•Цементный камень при твердении претерпевает объемные деформации. Усадка его достигает 2 мм/м. Из-за неравномерности усадочных деформаций возникают внутренние напряжения и трещины. Мелкие трещины могут быть невидимы невооруженным глазом, но они резко снижают прочность и долговечность цементного камня. Заполнитель создает в бетоне жесткий скелет, воспринимает усадочные напряжения и уменьшает усадку обычного бетона примерно в 10 раз по сравнению с усадкой цементного камня.

•Жесткий скелет из высокопрочного заполнителя увеличивает прочность и модуль упругости бетона (т. е. уменьшает деформации конструкций под нагрузкой), уменьшает ползучесть (т. е. пластические необратимые деформации бетона при длительном действии нагрузки).

•Легкие пористые заполнители уменьшают плотность бетона и его теплопроводность, делают возможным применение такого бетона в ограждающих конструкциях, для теплоизоляции.

•Специальные особо тяжелые и гидратные заполнители делают бетон надежной защитой от проникающей радиации (на атомных электростанциях и т. п.).

Этот неполный перечень определяет назначение заполнителей, которые являются очень важной составной частью бетонов, влияют на их свойства и технико-экономическую эффективность.

3.43.Приведите основную классификацию горных пород.

Горная порода – природный минеральный агрегат более или менее определённого состава и строения, являющийся продуктом геологических процессов и образующий в земной коре самостоятельные тела.

В зависимости от условий формирования горные породы делят на три генетические группы (классификация горных пород по условиям их образования, генетическому признаку): магматические породы (или изверженные), образовавшиеся в процессе кристаллизации сложного природного силикатного расплава – магмы; осадочные, возникшие в поверхностных условиях из продуктов разрушения любых других пород; метаморфические, являющиеся продуктом перекристаллизации и приспособления пород к изменившимся в пределах земной коры физико – химическими условиями.

В качестве природных каменных материалов в строительстве используют горные породы, которые обладают необходимыми строительными свойствами. По геологической классификации горные породы подразделяют на три типа:

1 Изверженные (первичные) горные породы образовались при остывании поднявшейся из глубин земли расплавленной магмы. Строения и свойства изверженных горных пород в значительной степени зависят от условия остывания магмы, в связи с чем эти породы подразделяют на глубинные и излившиеся.Глубинные горные породы образовались при медленном остывании магмы в глубине земной коры при больших давлениях вышележащих слоёв земли, что способствовало формированию пород с плотной зернисто-кристаллической структурой, большой и средней плотностью, высоким пределом прочности при сжатии. Эти породы обладают малым водопоглощением и высокой морозостойкостью. К этим породам относят гранит, сиенит, диорит, габбро и др. Излившиеся породы образовались в процессе выхода магмы на земную поверхность при сравнительно быстром и неравномерном охлаждении. Наиболее распространёнными излившимися породами являются порфир, диабаз, базальт, вулканические рыхлые породы.

2 Осадочные (вторичные) образовались из первичных (изверженных) горных пород под воздействием температурных перепадов, солнечной радиации, действия воды, атмосферных газов и др. В связи с этим осадочные горные породы подразделяют на обломочные (рыхлые), химические и органогенные. К обломочным рыхлым горным породам относят гравий, щебень, песок, глину. Химические осадочные породы: известняк, доломит, гипс. Органогенные горные породы: известняк-ракушечник, диатомит, мел.

3 Метаморфические (видоизменённые) горные породы образовались из изверженных и осадочных горных пород под влиянием высоких t и давлений в процессе поднятия и опускания земной коры. К ним относят глинистый сланец, мрамор, кварцит.

Заполнители для бетона и растворов: что это такое, основные виды (крупные и мелкие)

Прочность зданий и сооружений зависит не только от правильно подобранного типа цемента, важны и другие заполнители для бетона, которые используются в строительстве в качестве дополнительных компонентов. Существует множество присадок, упрочняющих основу бетона и меняющих его свойства в зависимости от назначения сооружаемого объекта.

Категории бетонов

Бетон — это тщательно смешанная, плотная, постепенно твердеющая масса. Ее базовые компоненты — цемент и вода, соединенные с соблюдением точных пропорций.

В зависимости от того, какой тип вяжущего вещества используется, бетоны классифицируют на:

1. Неорганические:

• цементный с заполнителями из портландцемента, шлакового или пуццоланового портландцемента;
• силикатный с добавлением извести;
• гипсовый с присадкой из гипса;
• шлакощелочной с использованием шлака и щелочного раствора;
• специальный с применением специфических добавок.

1. Органические — полимербетоны (полимерцемент, пластбетон, бетонополимер), в которых минеральные компоненты заменены на полиэфирные или эпоксидные смолы.

В зависимости от насыпной плотности выделяют бетон:

• особо легкий (менее 500 кг/м³);
• легкий (от 500 до 1800 кг/м³);
• тяжелый (от 1800 до 2500 кг/м³);
• сверхтяжелый (более 2500 кг/м³).

Выбор бетона важен для надежности, предупреждения деформирования будущей конструкции, усиления ее устойчивости к внешнему воздействию.

Виды заполнителей

Общая масса дополнительных веществ в смеси доходит до 80%.

Видовое различие заполнителей основано на двух параметрах:

• размер фракции материала;
• предназначение присадки.

Есть отличия и по происхождению заполнителей:

• природные вещества;
• искусственное (термообработанное) сырье;
• отходы промышленного производства;
• переработанные отходы.

Требования к заполнителям для бетонной смеси

Требования к бетону обусловлены характером строящегося объекта. Конструкции из тяжелого бетона, например, нуждаются в чистоте заполнителя. В регионах с суровым климатом нужны морозостойкие материалы, а в зонах с умеренным — добавки, ускоряющие затвердевание.

Крупные

Гравий — наиболее востребованный заполнитель, подходит для многих бетонных смесей. Представляет собой осадок горной породы и имеет рыхлую структуру с вкраплениями других минералов. Размер его гранул колеблется от 5 до 70 мм. Насыпная плотность равна в среднем 1400 кг/м³, марка прочности — 1200, морозостойкость — F-350.

Гранит — самый долговечный из крупных заполнителей. У него высокие показатели плотности (до 1700 кг/м³).Так же как гравий, он производится в виде мелких, средних и крупных гранул (5-70 мм). Материал обладает низким влагопоглощением и поэтому морозостоек. В его составе содержится незначительное количество пыли. Применяется при строительстве автодорог, фундаментов, подпорных стенок, мостов.

Щебень получают методом дробления горных пород и некондиционных отходов горных и строительных предприятий (кирпич, шлак, зола). В нем нет примесей. Угловатые гранулы щебня имеют многообразную окраску и по форме похожи на куб. В отличие от гравия и гранита поверхность щебня более шероховатая, поэтому, обладая высокой адгезией, он усиливает прочность бетона.

Мелкие

Без крупных заполнителей можно создавать мелкозернистые смеси. Но, если в бетоне будет отсутствовать мелкие присадки, плотный камень получить нельзя.

По ГОСТ, в цементных или цементно-известковых растворах размер зерен песка не может превышать 2 мм. В гипсовом или гипсово-известковом бетоне в мелком заполнителе должны содержаться гранулы до 1 мм. Гранул размером 10 мм в смесях быть не должно.

Во всех видах песка ограничивается наличие примесей — глины, пирита, гипса. Для растворов используют чистые природные и искусственные пески с содержанием пылевато-глинистых частиц не более 3%.

Добавление мелких заполнителей для бетона влияет на его финальные качества — прочность, безусадочность, морозоустойчивость.

Классификация по назначению

Присадки в смеси добавляются для оптимизации состава цементного теста и повышения стойкости стройматериала.

Специальные

Предназначение специального бетона — выдерживать высокую нагрузку в экстремальных условиях.

Такой материал после застывания приобретает:

1. Жаростойкость . Заполнитель — алюмофосфатное жидкое стекло с отвердителями. Применяется при строительстве огнеупорных объектов.
2. Гидроустойчивость . Базовые заполнители — водостойкие и низкотермичные шлакопортланд-цемент и пуццолановый портландцемент. Добавляются кварцевый песок, андезит, диабаз, базальт в виде щебня и другие минералы. Используется при возведении наземных и подземных гидротехнических сооружений.
3. Морозоустойчивость до 300 этапов замерзания-оттаивания. Присадками служат молотые природные цеолитсодержащие добавки активных кремнезема и глинозема. Применяется комплексная добавка СНВ (смола нейтрализованная воздухововлекающая) и СДБ (сульфитно-дрожжевая бражка). При низких температурах стабильность присуща всем специальным бетонам.
4. Кислотоустойчивость . В бетон добавляют кварцевый песок, щелочные шлаки, жидкое стекло, отвердитель (кремнефтористый натрий). Применяют для изготовления бетонных конструкций, контактирующих с агрессивными средами в химической промышленности.

К специальным присадкам также относят магнетит, карбиды бора, барит, кальциевую известь, свинцовую стружку и др.

Пористые

Такие присадки требуются для легкого бетона.

В эту категорию входят:

• натуральные заполнители (пемза, вулканический пепел, дробленый туф, пористый известняк, ракушечники, диатомит и др.);
• отходы промышленного производства (шлаки и зола);
• искусственные присадки (керамзит, аглопорит, шлаковая пемза, перлит, обожженный вермикулит и др.).

По присутствию базового заполнителя в смеси легкие бетоны разделяют на вермикулитобетон, керамзитобетон, перлитобетон, туфобетон, пенобетон и др.

Теплоизоляционные

Конструкционно-теплоизоляционные материалы (пенобетон, газобетон, керамзитобетон, полистиролбетон) создаются на базе присадок повышенной пористости. По сравнению с ячеистыми продуктами они имеют лучшую прочность и меньшую усадку.

Их используют для возведения теплоизоляционных конструкций, теплых стяжек, наружных стен, фасадов, кровли и объектов со средней несущей способностью.

Прочие добавки

Для архитектурных вариантов бетонного теста кроме разноцветного цемента и дробленых зернистых заполнителей применяют отбеливающие, модифицирующие, пластифицирующие добавки в бетон.

Для придания специфических свойств добавляют:

• антипирены, повышающие противопожарную стойкость;
• ускорители затвердевания смеси;
• порозаполнители, увеличивающие влагостойкость и прочность;
• полимерные смеси (эпоксидные смолы, полиэфир и фуран);
• пластификаторы, усиливающие влагостойкость.

В некоторые специальные виды заполнителей входят карбид бора или вещества, содержащие легкие элементы — водород, литий, кадмий.

Влияние наполнителя на марку бетона

Основной показатель механических качеств бетонных смесей — прочность на сжатие, обозначается латинской буквой B и цифрой, указывающей давление в мегапаскалях, которое выдерживает данный материал.

Например, для производства лестниц, заборов и мостиков берется марка М250. В марку M500 добавлены пластификаторы, ее используются исключительно для создания высокопрочных конструкций: станций метро, плотин, железнодорожных туннелей.

Прочность смеси зависит не только от соотношения цемента и воды, но и от чистоты, размера гранул, правильного смешения компонентов.

Заполнители для бетонов должны быть вдвое прочнее, чем раствор, чтобы предупредить деформирование изделия во процессе затвердевания.